Säästlike elektriallikate pakkumine on selle sajandi üks olulisemaid väljakutseid.Sellest motivatsioonist tulenevad energia kogumise materjalide uurimisvaldkonnad, sealhulgas termoelektrilised1, fotogalvaanilised2 ja termofotogalvaanilised3.Kuigi meil puuduvad materjalid ja seadmed, mis on võimelised energiavahemikus energiat koristama, loetakse anduriks4 ja energiaharjatajad 5,6,7.Siin oleme välja töötanud makroskoopilise termilise energiariietuse mitmekihilise kondensaatori kujul, mis on valmistatud 42 grammi plii skandiumtantalaadist, mis toodab 11,2 J elektrienergiat termodünaamilise tsükli kohta.Iga püroelektriline moodul võib genereerida elektrienergia tihedust kuni 4,43 J cm-3 tsükli kohta.Samuti näitame, et kaks sellist moodulit, mis kaaluvad 0,3 g, piisab autonoomsete energiakombainide pidevaks toiteks manustatud mikrokontrollerite ja temperatuurianduritega.Lõpuks näitame, et temperatuurivahemikus 10 K võivad need mitmekihilised kondensaatorid saavutada 40% -lise Carnot'i efektiivsuse.Need omadused on tingitud (1) ferroelektrilise faasi muutusest suure efektiivsuse saavutamiseks, (2) madala lekkevoolu kadude vältimiseks ja (3) kõrge lagunemispinge.Need makroskoopilised, skaleeritavad ja tõhusad püroelektrilise võimsusega koristajad kujundavad termoelektrilise energia tootmist.
Võrreldes termoelektriliste materjalide jaoks vajaliku ruumilise temperatuurigradiendiga nõuab termoelektriliste materjalide energia koristamine aja jooksul temperatuuri tsüklit.See tähendab termodünaamilist tsüklit, mida kõige paremini kirjeldab entroopia (d) -temperatuuri (t) diagramm.Joonis 1A näitab mittelineaarse püroelektrilise (NLP) materjali tüüpilist ST-graafikut, mis näitab põllupõhist ferroelektrilise-paraelektrilise faasi üleminekut skandiumi plii tantalaadi (PST) korral.Tsükli sinised ja rohelised lõigud ST -diagrammil vastavad Olsoni tsükli konverteeritud elektrienergiale (kaks isotermilist ja kaks isopooli lõiku).Siin käsitleme kahte tsüklit, millel on sama elektrivälja muutus (väli sisse ja välja) ja temperatuurimuutus ΔT, ehkki erinevate algtemperatuuridega.Roheline tsükkel ei asu faasi ülemineku piirkonnas ja seega on sellel palju väiksem pindala kui faasisiirde piirkonnas asuv sinine tsükkel.ST -diagrammil, mida suurem on pindala, seda suurem on kogutud energia.NLP suure pindala tsükli vajadus on väga sarnane vajadusega elektrotermiliste rakenduste järele9, 10, 11, 12, kus PST mitmekihilised kondensaatorid (MLC) ja PVDF-põhised terpolümeerid on hiljuti näidanud suurepärast vastupidist jõudlust.Jahutamise jõudluse olek tsüklis 13,14,15,16.Neid proove on täielikult kirjeldatud meetodites ja iseloomustatud täiendavates märkustes 1 (skaneeriva elektronmikroskoopia), 2 (röntgendifraktsioon) ja 3 (kalorimeetria).
a, entroopia (s) -temperatuuri (t) graafiku visand koos elektriväljaga ja väljalülitatud NLP-materjalidele, mis näitavad faasisiirdeid.Kaks erinevas temperatuuritsoonis on näidatud kaks energiakogumistsüklit.Sinised ja rohelised tsüklid esinevad vastavalt faaside ülemineku seest ja väljaspool ning lõppevad pinna väga erinevates piirkondades.b, kaks de pst mlc unipolaarset rõngast, 1 mm paksused, mõõdetuna vastavalt 0 kuni 155 kV cm-1 vastavalt 20 ° C ja 90 ° C juures, ja vastavad Olseni tsüklid.Tähed ABCD viitavad Olsoni tsükli erinevatele olekutele.AB: MLC-sid lasti 20 ° C juures 155 kV cm-1.BC: MLC hoiti kiirusel 155 kV cm-1 ja temperatuur tõsteti temperatuurini 90 ° C.CD: MLC tühjeneb temperatuuril 90 ° C.DA: MLC jahutati temperatuurini 20 ° C nullväljal.Sinine ala vastab tsükli käivitamiseks vajalikule sisendvõimsusele.Oranži piirkond on ühes tsüklis kogutud energia.c, ülemine paneel, pinge (must) ja vool (punane) versus aeg, jälgitakse sama Olsoni tsükli ajal kui b.Kaks sisetükki tähistavad pinge ja voolu võimendamist tsükli põhipunktides.Alumises paneelis tähistavad kollased ja rohelised kõverad vastavalt vastavad temperatuuri- ja energiakõverad 1 mm paksuse MLC jaoks.Energia arvutatakse ülemise paneeli voolu- ja pingekõverate põhjal.Negatiivne energia vastab kogutud energiale.Nelja joonise pealinna tähtedele vastavad sammud on samad kui Olsoni tsüklis.Tsükkel AB'CD vastab Stirlingi tsüklile (täiendav märkus 7).
kus E ja D on vastavalt elektriväli ja elektrinihkeväli.Nd võib saada kaudselt DE ahelast (joonis 1b) või otse termodünaamilise tsükli käivitamisega.Kõige kasulikumaid meetodeid kirjeldas Olsen oma teedrajavas töös püroelektrienergia kogumisel 1980. aastatel17.
Joonisel fig.Neid kahte tsüklit saab kasutada joonisel 1A näidatud Olsoni tsükliga kogutud energia kaudseks arvutamiseks.In fact, the Olsen cycle consists of two isofield branches (here, zero field in the DA branch and 155 kV cm-1 in the BC branch) and two isothermal branches (here, 20°С and 20°С in the AB branch) .C CD -harus) Tsükli käigus kogutud energia vastab oranžidele ja sinistele piirkondadele (EDD integreeritud).Kogutud energia nd on erinevus sisendi ja väljundienergia vahel, st ainult oranži ala joonisel fig.See konkreetne Olsoni tsükkel annab ND energiatiheduse 1,78 J cm-3.Stirlingi tsükkel on Olsoni tsükli alternatiiv (täiendav märkus 7).Kuna konstantse laenguastmega (avatud vooluring) on ​​kergemini saavutatud, ulatub joonisel 1B ekstraheeritud energiatihedus (tsükkel AB'CD) 1,25 J CM-3.See on vaid 70% sellest, mida Olsoni tsükkel võib koguda, kuid lihtsad koristamisseadmed teevad seda.
Lisaks mõõtsime Olsoni tsükli käigus kogutud energiat otse, energiat PST MLC, kasutades Linkami temperatuuri juhtimise etappi ja lähtemõõturit (meetod).Joonis 1C ülaosas ja vastavates sisestustes näitab sama 1 mm paksuse PST MLC -ga kogutud voolu (punast) ja pinget (must) nagu sama Olsoni tsükli läbivat DE -silmust.Vool ja pinge võimaldavad kogutud energiat arvutada ning kõverad on näidatud joonisel fig.1c, põhi (roheline) ja temperatuur (kollane) kogu tsükli vältel.Tähed ABCD tähistavad sama Olsoni tsüklit joonisel 1. MLC laadimine toimub AB -jala ajal ja see viiakse läbi madala vooluga (200 µA), nii et Sourcemeeter saab laadimist korralikult kontrollida.Selle konstantse algvoolu tagajärjeks on see, et pingekõver (must kõver) ei ole lineaarne mittelineaarse potentsiaalse nihkevälja D PST tõttu (joonis 1C, ülemine sisestus).Laadimise lõpus hoitakse MLC -s 30 mJ elektrienergiat (punkt B).Seejärel soojeneb MLC ja negatiivne vool (ja seega ka negatiivne vool), samal ajal kui pinge püsib 600 V juures. Pärast 40 sekundit, kui temperatuur jõudis platoole 90 ° C, kompenseeriti see vool, ehkki astmeproov toodab vooluringis selle isofieldi ajal 35 mj elektrienergiat (teine ​​sisestus joonisel 1C, ülalt).Seejärel vähendatakse MLC (haru CD) pinget, mille tulemuseks on veel 60 mJ elektritööd.Kogu väljundienergia on 95 MJ.Kogutud energia on sisendi ja väljundienergia erinevus, mis annab 95–30 = 65 mJ.See vastab energiatihedusele 1,84 J cm-3, mis on väga lähedal deringist ekstraheeritud ND-le.Selle Olsoni tsükli reprodutseeritavust on põhjalikult testitud (täiendav märkus 4).Pinge ja temperatuuri veelgi suurendades saavutasime 4,43 J cm-3, kasutades Olsen tsüklit 0,5 mm paksuses PST MLC-s temperatuurivahemikus 750 V (195 kV cm-1) ja 175 ° C (täiendav märkus 5).See on neli korda suurem kui otsese Olsoni tsüklite kirjanduses esitatud parim jõudlus ja saadi Pb (Mg, NB) O3-PBTIO3 (PMN-PT) õhukeste kilede (1,06 J CM-3) 18 (CM .Suppleclearyry. Table 1 for more values ​​in the literature). Selle jõudluseni on saavutatud nende MLC -de väga madala lekkevoolu tõttu (<10–7 a 750 V ja 180 ° C juures, vt üksikasju täiendava märkuse 6 -ga) - Smith jt mainitud ülioluline punkt - vastupidiselt vastupidiselt vastupidiselt. varasemates uuringutes kasutatud materjalidele17,20. Selle jõudluseni on saavutatud nende MLC -de väga madala lekkevoolu tõttu (<10–7 a 750 V ja 180 ° C juures, vt üksikasju täiendava märkuse 6 -ga) - Smith jt mainitud ülioluline punkt - vastupidiselt vastupidiselt vastupidiselt. varasemates uuringutes kasutatud materjalidele17,20. 19 — в отличие от к материалам, использованным в более ранних исследованиях17,20. Need omadused saavutati nende MLC -de väga madala lekkevoolu tõttu (<10–7 A temperatuuril 750 V ja 180 ° C, vt üksikasju täiendava märkuse 6) - see on kriitiline punkt, mida mainivad Smith jt.19 – erinevalt varasemates uuringutes kasutatud materjalidest17,20.由于这些MLC 的泄漏电流非常低（在750 V 和180 °C 时<10-7 A，请参见补充说明6 中的详细信息）——Smith 等人19 提到的关键点——相比之下，已经达到了这种性能到早期研究中使用的材料17,20. Посоло тт утечи этих mlc очень низий (<10–7 а а ари 750 в и и и и и и, с. нт, уом.19 — для сравнения, были достигнуты эти характеристики. Kuna nende MLC -de lekkevool on väga madal (<10–7 A 750 V ja 180 ° C juures, vt üksikasju täiendava märkuse 6) - võtmepunkt, mida mainivad Smith jt.19 - Võrdluseks saavutati need etendused.varasemates uuringutes kasutatud materjalidele 17,20.
Stirlingi tsükli puhul kehtisid samad tingimused (600 V, 20–90 °C) (lisamärkus 7).Nagu DE tsükli tulemuste põhjal eeldati, oli saagis 41,0 mJ.Stirlingi tsüklite üks silmatorkavamaid omadusi on nende võime võimendada algpinget termoelektrilise efekti kaudu.Täheldasime pingevõimendust kuni 39 (algpingest 15 V kuni lõpppingeni kuni 590 V, vt lisajoonis 7.2).
Seetõttu konstrueerisime prototüübi koristaja (HARV1), kasutades 28 MLC PST 1 mm paksust, järgides sama paralleelset plaadi kujundust, mida kirjeldab Torello jt.14, 7 × 4 maatriksis, nagu on näidatud joonisel. the manifold is displaced by a peristaltic pump between two reservoirs where the fluid temperature is kept constant (method).2A, isotermilised piirkonnad temperatuuril 10 ° C ja 125 ° C ning isofieldi piirkonnad 0 ja 750 V juures (195 kV cm-1).See vastab energiatihedusele 3,14 J cm-3.Seda kombaini kasutades tehti mõõtmised erinevatel tingimustel (joonis 2B).Pange tähele, et 1,8 J saadi temperatuurivahemikus 80 ° C ja pinge 600 V (155 kV cm-1).See on samades tingimustes (28 × 65 = 1820 MJ) eelnevalt mainitud 65 MJ -ga hästi kooskõlas 65 MJ -ga.
Arvuti kasutab ka termopaare andmete kogumiseks pinge ja voolu kohta, mis on tarnitud prototüübile ja kombaini temperatuurile toiteallikast.
Karjuse (HARV2) suurem versioon 60 pst MLC 1 mm paksusega ja 160 pst MLC 0,5 mm paksusega (41,7 g aktiivne püroelektriline materjal) andis 11,2 J (täiendav märkus 8).1984. aastal tegi Olsen energiakombaini, mis põhines 317 g-le topitud Pb (ZR, Ti) O3 ühendil, mis suudab elektrit toota 6,23 J elektrit temperatuuril umbes 150 ° C (viide 21).See tähendab, et Harv2 energiatihedus on 13 korda suurem.
HARV1 tsükliperiood on 57 sekundit.See tootis 54 MW võimsust, 4 rida 7 veergu 1 mm paksuse MLC komplektiga.Ühe sammu edasi astumiseks ehitasime kolmanda kombinaadi (HARV3) 0,5 mm paksuse PST MLC ja sarnase seadistusega Harv1 ja Harv2 -ga (täiendav märkus 9).Mõõtsime termiliseerimisaja 12,5 sekundit.See vastab tsükli ajale 25 sekundit (täiendav joonis 9).Kogutud energia (47 MJ) annab elektrilise võimsuse 1,95 MW MLC kohta, mis omakorda võimaldab meil ette kujutada, et Harv2 toodab 0,55 W (umbes 1,95 MW × 280 PST MLC 0,5 mm paksuseks).Lisaks simuleerisime soojusülekannet, kasutades lõplike elementide simulatsiooni (COMSOL, täiendav märkus 10 ja lisatabelid 2–4), mis vastavad HARV1 katsetele.Lõplike elementide modelleerimine võimaldas ennustada võimsuse väärtusi peaaegu suurusjärku kõrgem (430 mW) sama arvu PST -sammaste jaoks, harvendades MLC -d 0,2 mm, kasutades jahutusvedelikuna vett ja taastades maatriksi 7 rida .× 4 kolonnid (lisaks oli ka 960 MW, kui paak oli kombaini kõrval, täiendav joonis 10b).
Selle kollektori kasulikkuse demonstreerimiseks kanti eraldiseisvale demonstraatoriks Stirlingi tsükkel, mis koosnes ainult kahest 0,5 mm paksusest PST MLC-st soojuskollektsionääridena, kõrgepinge lüliti, madala pingega lüliti koos salvestusmasinaga, alalisvoolu/alalisvoolu muunduriga , väikese võimsusega mikrokontroller, kaks termopaari ja võimendusmuundur (lisamärkus 11).Vooluring nõuab algselt laaditavat kondensaatori laadimist 9 V juures ja seejärel töötab autonoomselt, samal ajal kui kahe MLC temperatuur on vahemikus -5 ° C kuni 85 ° C, siin 160 sekundiga tsüklites (mitu tsüklit on näidatud täiendavas märkuses 11) .Veel üks huvitav omadus on see, et madala pingemuundur on võimeline teisendama 400 V 10-15 V 79% -lise efektiivsusega (täiendav märkus 11 ja täiendav joonis 11.3).
Lõpuks hindasime nende MLC moodulite tõhusust soojusenergia muundamisel elektrienergiaks.Efektiivsuse kvaliteeditegur η on määratletud kui kogutud elektrienergia tiheduse ja tarnitud soojus Qini tiheduse suhe (täiendav märkus 12):
Tegelikult on η ja ηR optimaalsed väärtused peaaegu kõik saadud esialgse temperatuuri Ti = 25 ° C joonistel fig.
a,b, Olsoni tsükli efektiivsus η ja proportsionaalne kasutegur (a)\({\eta }_{{\rm{r}}}=\eta /{\eta}_{{\rm{Carnot} } maksimaalse elektri jaoks väljal 195 kV cm-1 ja erinevad algtemperatuurid Ti,}} \, \) (b) MPC PST 0,5 mm paksus, sõltuvalt temperatuuri intervallist ΔTSPAN.
Viimasel vaatlusel on kaks olulist mõju: (1) mis tahes efektiivne tsükkel peab alustama temperatuuridel, mis ületavad TC-st, kui välitingimustes indutseeritud faasi üleminekut (paraelektrilisest ferroelektrilisest);(2) need materjalid on tõhusamad TC-le lähedasel tööajal.Nende väärtuste saavutamiseks ja kontseptsiooni testimiseks oleks kasulik kasutada erinevate TC-dega legeeritud PST-sid, nagu uurisid Shebanov ja Borman.Nad näitasid, et PST TC võib varieeruda vahemikus 3 °C (Sb doping) kuni 33 °C (Ti doping) 22 .
Selles uuringus uurisime PST -st valmistatud MLC -sid.Need seadmed koosnevad PT ja PST -elektroodide seeriast, kusjuures mitmed kondensaatorid on ühendatud paralleelselt.PST valiti seetõttu, et see on suurepärane EC -materjal ja seetõttu potentsiaalselt suurepärane NLP materjal.Sellel on terav esmaklassiline ferroelektriline-paraelektriline faasi üleminek umbes 20 ° C paiku, mis näitab, et selle entroopia muutused on sarnased joonisel 1 näidatud omadega. Sarnaseid MLC-sid on EC13,14 seadmete puhul täielikult kirjeldatud.Selles uuringus kasutasime 10,4 × 7,2 × 1 mm³ ja 10,4 × 7,2 × 0,5 mm ni.MLC-d paksusega 1 mm ja 0, 5 mm valmistati vastavalt 19 ja 9 PST kihist paksusega 38, 6 µm.Mõlemal juhul asetati sisemine PST kiht 2, 05 µm paksuste plaatina elektroodide vahele.Nende MLC-de disain eeldab, et 55% PST-dest on aktiivsed, mis vastab elektroodide vahelisele osale (lisamärkus 1).Aktiivne elektroodi pindala oli 48,7 mm2 (täiendav tabel 5).MLC PST valmistati tahkefaasilise reaktsiooni ja valamise meetodil.Ettevalmistusprotsessi üksikasju on kirjeldatud eelmises artiklis 14.Üks erinevusi PST MLC ja eelneva artikli vahel on B-saitide järjekord, mis mõjutab suuresti EC jõudlust PST-s.Lisateavet PST MLC kohta leiate täiendavatest märkustest 1-3 ja lisatabel 5.
Sellise tsükli jaoks vajame kuuma ja külma veehoidlat ning toiteallikat, mis on võimeline pinget ja voolu jälgima ja kontrollima erinevates MLC moodulites.Termiline reservuaar koosneb dielektrilise vedelikuga täidetud klaasist ja asetatud termilise plaadi peale.Külmhoidla koosneb veevannist, mille vedelikud torud sisaldavad dielektrilist vedelikku vee ja jääga täidetud suures plastmahutis.Kombineerimise mõlemas otsas asetati kaks kolmesuunalist näputäis ventiili (ostetud biokeemvedelikest), et vedelik ühelt reservuaarist õigeks lülitada (joonis 2A).PST-MLC paketi ja jahutusvedeliku vahelise termilise tasakaalu tagamiseks pikendati tsükliperioodi, kuni sisselaskeava ja väljalaskeava termopaarid (võimalikult lähedal PST-MLC pakendile) näitas sama temperatuuri.Pythoni skript haldab ja sünkroonib kõik instrumendid (lähtemõõturid, pumbad, klapid ja termopaarid) õige Olsoni tsükli käivitamiseks, st jahutusvedeliku silmus hakkab pärast lähtemõõturi laadimist läbi PST -virna jalgrattaga sõitmist, nii et need soojendavad soovitud Antud Olsoni tsükli rakenduspinge.
Teise võimalusena kinnitasime neid kaudsete meetoditega kogutud energia otseseid mõõtmisi.Need kaudsed meetodid põhinevad elektrilise nihke (D) – elektrivälja (E) väljasilmustel, mis kogutakse erinevatel temperatuuridel ning kahe DE ahela vahelise ala arvutamisel saab täpselt hinnata, kui palju energiat on võimalik koguda, nagu on näidatud joonisel. .joonisel 2. .1b.Neid DE -silmuseid kogutakse ka Keithley lähtemõõturite abil.
Nelja-kaheksa paksuse PST MLC-ga kokku pandi 4-realise, 7-veeruga paralleelse plaadi struktuuri vastavalt viites kirjeldatud kujundusele.14. Vedeliku lõhe PST-MLC ridade vahel on 0,75 mm.See saavutatakse, lisades kahepoolse lindi ribad vedelate vahetükkidena PST MLC servade ümber.PST MLC on elektriliselt ühendatud paralleelselt hõbedase epoksüsillaga, mis on kokkupuutel elektroodi juhtmetega.Pärast seda liimiti juhtmed hõbedase epoksüvaiguga elektroodiklemmi mõlemale küljele, et ühendada toiteallikas.Lõpuks sisestage kogu struktuur polüolefiini voolikusse.Viimane liimitakse vedelikutoru külge, et tagada nõuetekohane tihendamine.Lõpuks ehitati PST-MLC konstruktsiooni mõlemasse otsa 0,25 mm paksused K-tüüpi termopaarid, et jälgida sisse- ja väljalaskeava vedeliku temperatuuri.Selleks tuleb kõigepealt voolik olla perforeeritud.Pärast termopaari paigaldamist kandke tihend taastamiseks sama liim nagu enne termopaari vooliku ja traadi vahel.
3-veerulises × 5-rea paralleelse plaadi struktuuris.Kasutatavate PST MLC -de koguarv oli 220 (paksus 160 0,5 mm ja 60 pst MLC 1 mm).Kõik kaheksa üksikut prototüüpi on elektriliselt ühendatud paralleelselt.
Asetage 0,5 mm paksune PST MLC polüolefiinvoolikusse, mille mõlemal küljel on kahepoolne teip ja traat, et tekitada ruumi vedeliku voolamiseks.Selle väiksuse tõttu paigutati prototüüp kuuma või külma reservuaari ventiili kõrvale, minimeerides tsükliaega.
PST MLC-s rakendatakse konstantset elektrivälja, rakendades kütteharule konstantset pinget.Selle tulemusena tekib negatiivne soojusvool ja energia salvestatakse.Pärast PST MLC soojendamist eemaldatakse väli (v = 0) ja sellesse salvestatud energia tagastatakse tagasi lähteloendurisse, mis vastab veel ühele kogutud energia panusele.Selles etapis energiat ei koguta.Me juhtisime Olseni tsüklit, kasutades Keithley 2410 Sourcemeetri, laadides PST MLC pingeallikalt ja seades praeguse vaste sobivale väärtusele, nii et usaldusväärsete energiaarvutuste jaoks koguti laadimisfaasis piisavalt punkte.
Stirlingi tsüklites laeti PST MLC -sid pingeallika režiimis esialgse elektrivälja väärtuse korral (esialgne pinge VI> 0), mis on soovitud vastavusvool, nii et laadimisaste võtab umbes 1 s (ja piisavalt punkte kogutakse usaldusväärse arvutuse jaoks usaldusväärseks arvutamiseks. energia) ja külm temperatuur. Stirlingi tsüklites laeti PST MLC -sid pingeallika režiimis esialgse elektrivälja väärtuse korral (esialgne pinge VI> 0), mis on soovitud vastavusvool, nii et laadimisaste võtab umbes 1 s (ja piisavalt punkte kogutakse usaldusväärse arvutuse jaoks usaldusväärseks arvutamiseks. energia) ja külm temperatuur. В циках стирлинга pst mlc заржone жалис в режиме источника напржржения при начал пно про про пака. жение Vi> 0), желаемом податливом том т тч что этап заряи занимает о с с с счч снч лчч лчч л. аежного рачета энергия) и и холодная темература. Stirlingi PST MLC -tsüklites laeti need pingeallika režiimis elektrivälja algväärtuses (esialgne pinge VI> 0), soovitud saagikulu, nii et laadimisjärgus võtab umbes 1 s (ja piisav arv punkte kogutakse usaldusväärse energiaarvutuse jaoks) ja külma temperatuuri.在斯特林循环中，PST MLC 在电压源模式下以初始电场值（初始电压（初始电厵麼Vi > 0）充电压得充电步骤大约需要1 秒（并且收集了足够的点以可靠地计算能量）和低温。 Peatsüklis laetakse PST MLC esialgse elektrivälja väärtuse (esialgne pinge VI> 0) pingeallika režiimis, nii et nõutav vastavusvool võtab laadimisastme jaoks umbes 1 sekundi (ja me kogusime piisavalt punkte, et seda piisavalt punkte koguda Arvutage usaldusväärselt (energia) ja madal temperatuur. В цикле Стирлинга PST MLC заряжается в режиме источника напряжения с начальным значением электрического поля (начальное напряжение Vi > 0), требуемый ток податливости таков, что этап зарядки занимает около 1 с (и набирается достаточное количество точек, чтобы надежно рассчитать энергию) и низкие температуры . Stirlingi tsüklis laetakse PST MLC pingeallika režiimis elektrivälja algväärtusega (esialgne pinge VI> 0), nõutav vastavusvool on selline, et laadimisjärgus võtab umbes 1 s (ja piisav arv energia usaldusväärseks arvutamiseks kogutakse punkte) ja madalatel temperatuuridel .Enne kui PST MLC kuumeneb, avage vooluring, rakendades sobivat voolu I = 0 Ma (minimaalne sobiv vool, millega meie mõõteallikas hakkama saab, on 10 NA).Selle tulemusena jääb MJK PST-sse laeng ning proovi kuumenemisel pinge tõuseb.Käes BC energiat ei koguta, sest I = 0 mA.After reaching a high temperature, the voltage in the MLT FT increases (in some cases more than 30 times, see additional fig. 7.2), the MLK FT is discharged (V = 0), and electrical energy is stored in them for the same kuna need on esialgne laeng.Sama jooksev vastavus tagastatakse arvesti allikale.Pingevõimenduse tõttu on kõrgel temperatuuril salvestatud energia suurem kui tsükli alguses.Järelikult saadakse energiat soojuse muundamisel elektriks.
PST MLC -le rakendatava pinge ja voolu jälgimiseks kasutasime Keithley 2410 Sourcemeetri.
Kõik andmed on esitatud põhitekstis või lisateave.Materjalide kirjad ja taotlused tuleks suunata selle artikliga esitatud AT või ED -andmete allikale.
Ando Junior, OH, Maran, ALO & Henao, NC Termoelektriliste mikrogeneraatori väljatöötamise ja rakenduste ülevaade energia koristamiseks. Ando Junior, OH, Maran, ALO & Henao, NC Termoelektriliste mikrogeneraatori väljatöötamise ja rakenduste ülevaade energia koristamiseks.Ando Junior, Ohio, Maran, ALO ja Henao, NC Ülevaade termoelektriliste mikrogeneraatide väljatöötamisest ja rakendamisest energia koristamiseks. Ando Junior, OH, Maran, Alo & Henao, NC 回顾 用 能量 收集 的 的 热电 微型 发电机 的 开发 和 和 应用 应用。。 Ando Junior, Oh, Maran, Alo & Henao, NCAndo Junior, Ohio, Maran, ALO ja Henao, NC kaaluvad termoelektriliste mikrogeneraatide väljatöötamist ja kasutamist energia koristamiseks.Jätka.toetus.Energy Rev. 91, 376–393 (2018).
Polman, A., Knight, M., Garnett, EC, Ehrler, B. & Sinke, WC fotogalvaanilised materjalid: praegused tõhusused ja tulevased väljakutsed. Polman, A., Knight, M., Garnett, EC, Ehrler, B. & Sinke, WC fotogalvaanilised materjalid: praegused tõhusused ja tulevased väljakutsed.Polman, A., Knight, M., Garnett, EK, Ehrler, B. ja Sinke, VK fotogalvaanilised materjalid: praegused jõudlus ja tulevased väljakutsed. Polman, A., Knight, M., Garnett, EC, Ehrler, B. & Sinke, WC 光伏 ： ： 目前 的 和 未来 未来 的 的 的 挑战。。。 Polman, A., Knight, M., Garnett, EC, Ehrler, B. & Sinke, WC Päikesematerjalid: praegune tõhusus ja tulevased väljakutsed.Polman, A., Knight, M., Garnett, EK, Ehrler, B. ja Sinke, VK fotogalvaanilised materjalid: praegused jõudlus ja tulevased väljakutsed.Science 352, AAD4424 (2016).
Song, K., Zhao, R., Wang, ZL & Yang, Y. Konjunteetitud püro-pi-Piezoelektriline efekt iseenda võimsusega samaaegseks temperatuuriks ja rõhutundeks. Laul K., Zhao R., Wang ZL ja Yan Yu.Kombineeritud pürolektriline efekt temperatuuri ja rõhu autonoomseks mõõtmiseks. Song, K., Zhao, R., Wang, Zl & Yang, Y. 用于 供电 同时 同时 温度 温度 压力 压力 的 联合 热压电 热压电 热压电 效应 效应。。 Song, K., Zhao, R., Wang, ZL & Yang, Y. Temperatuuri ja rõhku samal ajal iseenda võimsuse eest.Laul K., Zhao R., Wang ZL ja Yan Yu.Kombineeritud termopiesoelektriline toime temperatuuri ja rõhu autonoomseks mõõtmiseks.Alma Mater 31, 1902831 (2019).
Sebald, G., Pruvost, S. & Guyomar, D. Eringe koristamine, mis põhineb Ericssoni püroelektrilistel tsüklitel lõõgastaja ferroelektrilise keraamikas. Sebald, G., Pruvost, S. & Guyomar, D. Eringe koristamine, mis põhineb Ericssoni püroelektrilistel tsüklitel lõõgastaja ferroelektrilise keraamikas.Sebald G., Prouvost S. ja Guyomar D. Energia koristamine Relaxori ferroelektrilises keraamikas, mis põhineb Ericssoni püroelektrilisel tsüklil.struktuur.
Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-McKinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW järgmise põlvkonna elektrokalori- ja püroelektrilised materjalid tahke oleku elektrotermilise energiavahelise muundamise jaoks. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-McKinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW järgmise põlvkonna elektrokalori- ja püroelektrilised materjalid tahke oleku elektrotermilise energiavahelise muundamise jaoks. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-McKinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, rw эектрокалоричесесие и и пироэектричес ры едеед ед ед. разования тердотелной эектротермичесой энергии. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-McKinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW järgmise põlvkonna elektrokalori- ja püroelektrilised materjalid tahke oleku elektrotermilise energia internversiooniks. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-McKinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, rw эектрокалоричесесие и и пироэектричес ры едеед ед ед. разования тердотелной эектротермичесой энергии. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-McKinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW järgmise põlvkonna elektrokalori- ja püroelektrilised materjalid tahke oleku elektrotermilise energia internversiooniks.
Zhang, K., Wang, Y., Wang, Zl ja Yang, Yu.Standard- ja kvaliteediskoor püroelektriliste nanogeneraatorite jõudluse kvantifitseerimiseks. Zhang, K., Wang, Y., Wang, Zl & Yang, Y.Zhang, K., Wang, Y., Wang, Zl ja Yang, Yu.
Crossley, S., Nair, B., Whatmore, RW, Moya, X. & Mathur, ND Electrocaloric cooling cycles in pliiscandium tantalate with real regeneration via field variation. Crossley, S., Nair, B., Whatmore, RW, Moya, X. & Mathur, ND Electrocaloric cooling cycles in pliiscandium tantalate with real regeneration via field variation.Crossley, S., Nair, B., Watmore, RW, Moya, X. ja Mathur, ND elektrokalorilised jahutustsüklid plii-skandiumi tantalaadis koos tõelise regenereerimisega välja modifitseerimise abil. Crossley, S., Nair, B., Whatmore, RW, Moya, X. & Mathur, ND.Tantaal 酸钪 钪 钪 钪钪钪钪 钪钪钪钪 电求 的 电池 电池 水水水水 在 电影 在 在 在 线 线 电影。。Crossley, S., Nair, B., Watmore, RW, Moya, X. ja Mathur, Skandiumi-litside tantalaadi elektrotermiline jahutuskoht tõeliseks regenereerimiseks põllu ümberpööramise kaudu.Füüsika Rev. X 9, 41002 (2019).
Moya, X., Kar-Narayan, S. ja Mathur, ND kalorite materjalid Ferroid-faasi üleminekute lähedal. Moya, X., Kar-Narayan, S. & Mathur, Nd termilised materjalid raudmetallurgia lähedal.Moya, X., Kar-Narayan, S. ja Mathur, ND termilised materjalid rauafaasi üleminekute lähedal.Nat.
Moya, X. & Mathur, ND kalorite materjalid jahutamiseks ja kuumutamiseks. Moya, X. & Mathur, ND kalorite materjalid jahutamiseks ja kuumutamiseks.Moya, X. ja Mathur, ND Sootud materjalid jahutamiseks ja kuumutamiseks. Moya, X. & Mathur, nd 用 冷却 冷却 和 加热 热量 材料 材料。。 Moya, X. & Mathur, ND Sootud materjalid jahutamiseks ja kuumutamiseks.Moya X. ja Mathur ja jahutamiseks ja kuumutamiseks mõeldud soojusmaterjalid.
Torelló, A. & Defay, E. Elektrokalorilised jahutid: ülevaade. Torelló, A. & Defay, E. Elektrokalorilised jahutid: ülevaade.Torello, A. ja Defay, E. Elektrokalorilised jahutid: ülevaade. Torelló, A. & Defay, E. 电热 ： ： 评论。。 Torelló, A. & Defay, E. 电热 ： ： 评论。。Torello, A. ja Defay, E. Elektrotermilised jahutid: ülevaade.Arenenud.elektrooniline.alma mater.
Nuchokgwe, Y. jt.Elektrokalorilise materjali tohutu energiatõhusus kõrgelt tellitud skandium-skandiumi-pliis.Riiklik suhtlus.12, 3298 (2021).
Nair, B. jt.Oksiidi mitmekihiliste kondensaatorite elektrotermiline toime on laias temperatuurivahemikus suur.
Torello, A. jt.Elektrotermiliste regeneraatori tohutu temperatuurivahemik.
Suure jõudlusega tahke olekuga elektrotermiline jahutussüsteem.
Meng, Y. jt.Kaskaad elektrotermiline jahutusseade suure temperatuuri tõusu tagamiseks.
Olsen, RB & Brown, DD kõrge efektiivse efektiivse kuumuse muundamine elektrienergiaga seotud püroelektrilisteks mõõtmisteks. Olsen, RB ja Brown, DD kõrge efektiivsusega soojuse otsene muundamine elektrienergiaga seotud püroelektrilisteks mõõtmisteks.Olsen, RB ja pruun, DD väga tõhus soojuse otsene muundamine elektrienergiaks, mis on seotud püroelektriliste mõõtmistega. Olsen, RB ja Brown, dd 高效 将 将 热量 转换 转换 电能 的 的 热释 热释 电 电 测量。。 Olsen, RB ja pruun, dd efektiivne soojuse otsene muundamine elektriks, mis on seotud püroelektriliste mõõtmistega.
Energia ja võimsustihedus õhukestes lõdvestajates ferroelektrilistes kiledes.https://doi.org/10.1038/S41563-018-0059-8 (2018).
Smith, An & Hanrahan, BM kaskaaditud püroelektriline muundamine: ferroelektrilise faasi ülemineku ja elektriliste kadude optimeerimine. Smith, An & Hanrahan, BM kaskaaditud püroelektriline muundamine: ferroelektrilise faasi ülemineku ja elektriliste kadude optimeerimine.Smith, AN ja Hanrahan, BM kaskaaditud püroelektriline muundamine: ferroelektriline faasi üleminek ja elektrilise kadu optimeerimine. Smith, An & Hanrahan, BM 级联热 转换 ： ： 优化 铁电 和 电损耗 电损耗。。 Smith, AN ja Hanrahan, BM kaskaaditud püroelektriline muundamine: ferroelektriliste faasi üleminekute ja elektriliste kadude optimeerimine.J. Taotlus.Füüsika.
Hoch, SR Ferroelektriliste materjalide kasutamine soojusenergia muundamiseks elektriks.protsessi.
Olsen, RB, Bruno, DA, Briscoe, JM & Dullea, J. Kaskaaditud püroelektrilise energia muundur. Olsen, RB, Bruno, DA, Briscoe, JM & Dullea, J. Kaskaaditud püroelektrilise energia muundur.Olsen, RB, Bruno, DA, Briscoe, JM ja Dullea, J. Cascade püroelektrilise võimsuse muundur. Olsen, RB, Bruno, DA, Briscoe, JM & Dullea, J. 级联热 能量 能量 转换器 转换器。。 Olsen, RB, Bruno, DA, Briscoe, JM & Dullea, J. 级联热 能量 能量 转换器 转换器。。Olsen, RB, Bruno, DA, Briscoe, JM ja Dullea, J. Kaskaaditud püroelektrilise võimsuse muundurid.
Shebanov, L. & Borman, K. Plii-skandiumitantalaadi tahkete lahuste kohta, millel on kõrge elektrokalorne toime. Shebanov, L. & Borman, K. Plii-skandiumitantalaadi tahkete lahuste kohta, millel on kõrge elektrokalorne toime.Shebanov L. ja Borman K. Suure elektrokalorilise toimega plii-skandiumtantalaadi tahketel lahustel. Shebanov, L. & Borman, K. 关于具有高电热效应的钪铅钪固溶体. Shebanov, L. & Borman, K.Shebanov L. ja Borman K. Kõrge elektrokaloriefektiga skandium-plii-skandiumi tahkete lahuste kohta.Ferroelectrics 127, 143–148 (1992).
Täname N. Furusawat, Y. Inoue'd ja K. Hondat abi eest MLC loomisel.PL, AT, YN, AA, JL, UP, UP, VK, OB ja ED tänu Luksemburgi Riiklikule Research Foundationile (FNR) selle töö toetamise eest kaamelheat C17/MS/11703691/Decay, Massena Pride/15/10935404/Defay- Siebentritt, THERMODIMAT C20/MS/14718071/Defay ja BRIDGES2021/MS/16282302/CECOHA/Defay.
Materjaliuuringute ja tehnoloogia osakond, Luksemburgi Tehnoloogiainstituut (LIST), Belvoir, Luksemburg